指南车的原理根据实际记载是

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，指南车被移用到大驾卤簿（皇帝仪仗队），用来显示皇帝的威仪和尊贵。参见《晋书．舆服志》卷二十五和《宋书．礼志》卷十八。指南车的工作原理，考虑到中国古代制造水平的发展和已挖掘出的东汉时不同形状和用途的齿轮和齿轮系，指南车主流大致分为非齿轮型和差速齿轮型。

非齿轮型指南车模型参考曹励华的《厢上施屋，下制如楼》，核心是滚轮隔离技术的“三轮自转”。

另外一种差速齿轮型指南车的工作原理图。

这是两个车轮匀速正常行进，其上的指针指向不变。这是右转状态，指南车左轮转动，右轮保持，指南车指针向相反方向转动，保证定向精度。

这是指南车右转状态。

最后是模拟对开路面，基于不同路面附着系数的差异，两只轮子转速不同，也是通过差动齿轮系来调节指针方向

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